專利名稱：自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)儀器，尤其涉及一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管。
背景技術(shù)：
平行光管是通過它取得來自無遠的光束，此光束謂之平行光。平行光管是裝校調(diào)整光學(xué)儀器的重要工具，也是光學(xué)量度儀器中的重要組成部分，配用不同的分劃板，連同側(cè)位目鏡頭，或顯微鏡系統(tǒng)。則可以測定透鏡組的焦距，鑒別率，及其他成像質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。 將附配的調(diào)整式平面反光鏡固定于直線運動的被檢工件上，用附配于光管的高斯自準(zhǔn)目鏡頭，通過光管上的高斯目鏡觀測，可以進行運動工件的直線性檢驗。而離軸拋物面鏡平行光管已廣泛應(yīng)用于光學(xué)或光電技術(shù)工程領(lǐng)域中，平行光管本身的設(shè)計與加工、集成等技術(shù)日趨成熟。由于它多數(shù)使用在環(huán)境溫度很穩(wěn)定的實驗室內(nèi)，所以不會出現(xiàn)暴露一些和溫度相關(guān)的技術(shù)問題，特別是隨著環(huán)境溫度的變化所產(chǎn)生的焦面或焦距變化的問題。這類問題在焦距比較長的平行光管中顯得更為突出。而且使用平行光管測試時，其焦距參數(shù)在歸算各項測試結(jié)果時是十分必要的參數(shù)，要得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果，需要準(zhǔn)確的實時的平行光管焦距值。現(xiàn)有的平行光管，沒有提供實時焦距這種功能。

實用新型內(nèi)容針對上述缺陷和需要，本實用新型提供了一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，所述自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管包括離軸拋物面主反射鏡、五維調(diào)節(jié)支座、精密導(dǎo)軌、浮動式焦面裝置、CCD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)、拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置、CCD相機焦距測量裝置、自準(zhǔn)直平面反射鏡、調(diào)節(jié)支座和自動調(diào)焦補償桿。所述的浮動式焦面裝置和離軸拋物面鏡設(shè)置在精密導(dǎo)軌上，所述的CCD探測器設(shè)置在浮動式焦面裝置上，所述的自動調(diào)焦補償桿分別聯(lián)接在離軸拋物面鏡和浮動式焦面裝置之間。所述的自動調(diào)焦補償桿至少設(shè)置有三根；所述的離軸拋物面鏡采用零膨脹微晶玻璃材料。所述的自動調(diào)焦補償桿采用的是零膨脹系數(shù)管料溫度補償桿。所述的CXD探測器上設(shè)置有CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)。所述的拋物面主反射鏡上設(shè)置有五維調(diào)節(jié)支座；所述的五維調(diào)節(jié)支座和浮動式焦面裝置安裝在鋼制的底座上；所述的浮動式焦面裝置上設(shè)置有拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置和CXD相機焦距測量裝置，所述的浮動式焦面裝置還包括CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)。本實用新型公開的自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管降低了傳統(tǒng)平行光管對使用環(huán)境和溫度變化的敏感性，提高了平行光管的穩(wěn)定性與可靠性。由于能實時檢測與顯示儀器的焦距值，使儀器使用的檢測精度提高了。由于引進了新技術(shù)，儀器自動化水平得以進一步提升，從而減輕了儀器使用人員的勞動強度，提高了儀器檢測效率。

[0012]圖1為本實用新型自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管的結(jié)構(gòu)示意圖[0013]圖2為本實用新型CCD相機測量離軸拋物面反射鏡焦距原理圖；[0014]附圖標(biāo)記[0015]1、離軸拋物面主反射鏡；[0016]2、五維調(diào)節(jié)支座；[0017]3、精密導(dǎo)軌；[0018]4、浮動式焦面裝置；[0019]5、CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)；[0020]6、拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置；[0021]7、CXD相機焦距測量裝置；[0022]8、自準(zhǔn)直平面反射鏡；[0023]9、調(diào)節(jié)支座；[0024]10、自動調(diào)焦補償桿。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細的分析說明拋物面鏡在使用環(huán)境溫度變化情況下所引起的焦面位置會發(fā)生變化在溫差Δ t 取 O . 1 0 C或 O . 3 0 C時鏡子光學(xué)玻璃α = 3 2 X 1 O —7Δ t 取 O . 1 0 C按下式可計算拋物面鏡在鏡面正面與背面有溫差時引起焦距的變化
Af= -2/"ma·M f[I(l+ ~ “ )]由于β及Δ t數(shù)值很小，即使/W相當(dāng)大時，在上式分母中兩項與1差別很小，上
式可改寫如下式
Af =-2/'1 ·α· Aif I現(xiàn)設(shè) D = 3 0 0 mm, f ‘ = 1 5 0 0 mm，鏡子厚度 1=4 O mm，Δ t 取 O . 1 0 C或 O . 3 0 C取Δ t = O . 1。C，Δ/'=—2(15002 χ 32 XlCT7 χ 0.1)/40 = -1.44 風(fēng)稱取Δt = O . 3 0 C , Af= -2(1 5002x32x10_7x0.3)/40= -4.32mm如果焦面與拋物面鏡用鋼聯(lián)結(jié)，焦面與拋物面鏡之間距離為1，鋼的膨脹系數(shù)《 = 12￥10"4,/ = 1500沙測力/, = 1><0^& = 1500￥12)<10"4乂0.1 = 0.0018^揪Δ/為由于環(huán)境溫度變化Δ = 0.Γ(7,引起的焦面移動量與鏡面正面與背面溫差
ΔΙ 二 0.1°C所引起的焦面移動量若方向相反,那么總的焦面移動量Δ2= Af+Af = 1. 44 + 0. 0018 = 1. 4418廁針對上述缺陷，故而需要設(shè)計一種能有效消除溫度變化影響的自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，所述的自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管包括離軸拋物面主反射鏡、五維調(diào)節(jié)支座、精密導(dǎo)軌、浮動式焦面裝置、CCD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)、拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置、CCD相機焦距測量裝置、自準(zhǔn)直平面反射鏡、調(diào)節(jié)支座和自動調(diào)焦補償桿。所述的離軸拋物面鏡與在精密導(dǎo)軌上浮動式焦面裝置之間敷設(shè)三根零膨脹系數(shù)管料溫度補償桿，所述的補償桿的一端頂住拋物面鏡端面，另一端聯(lián)接浮動式焦面裝置。所述的離軸拋物面鏡使用零膨脹微晶玻璃材料，雖使用環(huán)境不穩(wěn)定，鏡子正面和背面溫度不一致， 但是鏡子不會變形，鏡面焦距不變。所述的拋物面主反射鏡上設(shè)置有五維調(diào)節(jié)支座；雖然底座會由于環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，但因為焦面裝置是浮動可滑的，加之連接拋物面鏡端面與浮動式焦面裝置的補償桿材質(zhì)為32Ni-64Fe-4Co超殷鋼或37i^-32Co-llCr不銹殷鋼，不會因室溫環(huán)境變化產(chǎn)生形變，所以不會引起焦面相對拋物面鏡之間距離變化，只是底座的長度尺寸在伸縮，得到了自動調(diào)焦的效果。所述的五維調(diào)節(jié)支座和浮動式焦面裝置安裝在鋼制的底座上；所述的浮動式焦面裝置上設(shè)置有拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置和CCD相機焦距測量裝置，所述的浮動式焦面裝置還包括CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)。焦距的隨機測量與實時顯示采用CCD探測器作為測量頭，在系統(tǒng)裝調(diào)時可采用自準(zhǔn)直發(fā)找到初始焦點位置，再用上CCD探測器進行焦距測量與其數(shù)字顯示。所述CXD探測器采用DALSA公司的FT50M型面陣(XD，有效像素1百萬像素，有效成像面積6x6 mm，動態(tài)范圍67 dB，速度100 fps。承載CXD探測器的導(dǎo)軌型號為精工SNK的LAH15BN，長寬高為74X 34X ^mm。牽動CCD探測器的滾珠絲桿采用THK公司的單螺母、有切邊、直徑50mm、導(dǎo)程IOOmm的WGF 50100-3型絲桿?？刂谱呶缓吞峁┪恢镁_讀數(shù)的光柵尺采用德國HEIDENHAIN公司LC 483 型絕對式直線光柵尺，測量步距為0. 1 Mm，熱膨脹系數(shù) 8 χ 10_6 K—1，測量長度1340 mm?！N使用自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管中CCD探測器測焦距的測量方法，包括如下步驟(1)移動CCD探測器于焦前和焦后的位置，由安裝在導(dǎo)軌上的長光柵或電光柵或精密長度刻度尺分別測出與焦點的距離值Δ I1,Δ I2 ；(2)用“光屏法”測出系統(tǒng)的實際通光口徑值D ；(3)由CXD探測器精確地測出焦前彌散斑半徑或焦后彌散斑半徑y(tǒng)i和y2。(4)根據(jù)步驟1 3所述，改變Δ I1或Δ I2，測出相應(yīng)的Y1或72，根據(jù)f’=D ·Δ I1/ y = D · Δ l2/y2,得到相應(yīng)焦距測量值。(5)對步驟4中所得到的焦距測量值進行數(shù)據(jù)處理，得到當(dāng)前焦距的準(zhǔn)確值。(6)在顯示器上顯示步驟5得到的當(dāng)前焦距的精確性。
權(quán)利要求1.一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，其特征在于所述的自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管包括離軸拋物面主反射鏡、五維調(diào)節(jié)支座、精密導(dǎo)軌、浮動式焦面裝置、CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)、拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置、CXD相機焦距測量裝置、 自準(zhǔn)直平面反射鏡、調(diào)節(jié)支座和自動調(diào)焦補償桿，所述的浮動式焦面裝置和離軸拋物面鏡設(shè)置在精密導(dǎo)軌上，所述的CCD探測器設(shè)置在浮動式焦面裝置上，所述的自動調(diào)焦補償桿分別聯(lián)接在離軸拋物面鏡和浮動式焦面裝置之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，其特征在于所述的自動調(diào)焦補償桿至少設(shè)置有三根。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，其特征在于 所述的離軸拋物面鏡采用零膨脹微晶玻璃材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，其特征在于所述的自動調(diào)焦補償桿采用的是零膨脹系數(shù)管料溫度補償桿，材質(zhì)為32Ni-64i^-4Co 超殷鋼或37i^-32Co-llCr不銹殷鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，其特征在于 所述的CXD探測器上設(shè)置有CXD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管，所述的自動調(diào)焦數(shù)字式離軸拋物面鏡平行光管包括離軸拋物面主反射鏡、五維調(diào)節(jié)支座、精密導(dǎo)軌、浮動式焦面裝置、CCD五維調(diào)節(jié)機構(gòu)、拋物面鏡像平面位置精確數(shù)字顯示裝置、CCD相機焦距測量裝置、自準(zhǔn)直平面反射鏡、調(diào)節(jié)支座和自動調(diào)焦補償桿本實用新型有效降低了傳統(tǒng)平行光管對使用環(huán)境和溫度變化的敏感性，提高了平行光管的穩(wěn)定性與可靠性。由于能實時檢測與顯示儀器的焦距值，使儀器使用的檢測精度提高了。由于引進了新技術(shù)，儀器自動化水平得以進一步提升，從而減輕了儀器使用人員的勞動強度，提高了儀器檢測效率。
文檔編號G02B7/198GK202141848SQ20112021770
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者周子元, 周必方, 張巖, 蔣筱如 申請人:南京英田光學(xué)工程有限公司, 周子元, 周必方